在（zài）无线（xiàn）通信系统中，与外界传播媒介接口（kǒu）是天线系（xì）统（tǒng）。天线（xiàn）的选取和设（shè）计直接关系到整个网络的质（zhì）量。

天线基（jī）础知识

在无线通信系统中，与外界传播媒介（jiè）接（jiē）口是（shì）天线（xiàn）系统。

天线辐射和接（jiē）收无线（xiàn）电波：发（fā）射时（shí），把高频电（diàn）流转换为电磁（cí）波；接（jiē）收时把电磁（cí）波（bō）转换为高频电流。

天线（xiàn）的型号、增益、方向图、驱动天线功率、简单或复杂的天线配置和天线（xiàn）极（jí）化等（děng）都影响（xiǎng）系（xì）统（tǒng）的（de）性能。

1天线增益（yì）

增益（yì）是天线系统的最重要参数之一，天线增益的（de）定义与全向（xiàng）天线或（huò）半波（bō）振子天（tiān）线有（yǒu）关。全向辐射器是假（jiǎ）设在所有方向（xiàng）上都辐射等（děng）功率的辐射器，在（zài）某一方向的天线增益是该方向上的场（chǎng）强。定（dìng）向辐（fú）射器在该方（fāng）向产生辐射强度之比，见图1。

dBi 表示天线增益是方向天线相对于（yú）全（quán）向辐射器的参考值，dBd是相对于半波振子天线参考值。

2方向图

天线的辐射电（diàn）磁场（chǎng）在固定距离上随（suí）角坐（zuò）标分布的图形，称为方向（xiàng）图。用辐射场强（qiáng）表（biǎo）示的称为场（chǎng）强（qiáng）方向图，用（yòng）功率密度表示的称之功率方向图，用相位表示（shì）的称为相（xiàng）位方向图。

天线方（fāng）向图是空间立体图形，但是通常应用的是两个（gè）互相（xiàng）垂直（zhí）的主平面內（nà）的方向（xiàng）图，称为平面方向图（tú）。在线性天线中，由于地面影（yǐng）响较（jiào）大，都采（cǎi）用垂直面和水（shuǐ）平面作为主平面。在面型天线中，则采用E平面和H平面作（zuò）为两个主平面。归一化方向图取最（zuì）大值为一。

在方向（xiàng）图中，包（bāo）含所（suǒ）需最大辐射方向的辐射波瓣叫天线主波瓣，也称（chēng）天线（xiàn）波束。主瓣之外的（de）波瓣叫副瓣或旁瓣或（huò）边，与主（zhǔ）瓣相反（fǎn）方向上的（de）旁（páng）瓣叫后（hòu）瓣，见图（tú）2：全向天线水平（píng）波瓣（bàn）和垂直波瓣图（tú），其天线外形为圆（yuán）柱型（xíng）；图3：定向天线水平波瓣和垂直（zhí）波瓣图，其天线外形（xíng）为板状。

通常会用到天线方向图的以下一些参数：

①零（líng）功率波瓣宽度，指主瓣最大值两边两个（gè）零辐射方（fāng）向之间（jiān）的夹角（jiǎo）。

②半（bàn）功率点波瓣（bàn）宽度，指最大值下降到0.707（即下降（jiàng）3dB)点的夹角（jiǎo）。

③副瓣电平，指副瓣（bàn）最大值和主瓣最大值之（zhī）比（bǐ）。前（qián）后比（bǐ）等。

3极化

极化是描述电磁（cí）波场强矢（shǐ）量空间（jiān）指向的（de）一（yī）个辐射特性，当没有特别说明时，通常以电场矢量的空间指（zhǐ）向（xiàng）作为电磁波的极化方向（xiàng），而且是指在该（gāi）天线的（de）最大（dà）辐射方向上（shàng）的（de）电场矢量（liàng）来说的。

电场（chǎng）矢量在（zài）空间的（de）取向在任何时间都（dōu）保持不变的电磁波叫（jiào）直线极化（huà）波，有时以地面作参考，将电场矢量方向与地面平（píng）行的波叫水（shuǐ）平极化（huà）波，与地面垂直的波叫垂直（zhí）极化波。由于水平极化波（bō）和入射面垂（chuí）直，故又（yòu）称正交极化波（bō）；垂直极化波的（de）电场（chǎng）矢量与（yǔ）入射平面平（píng）行，称之平行（háng）极（jí）化波。电场（chǎng）矢量和传播方向构成平面叫极化平（píng）面。

电场（chǎng）矢量（liàng）在空间的取向有的时候并不固定，电场失量端点描（miáo）绘的轨迹是圆，称圆极化波；若轨迹是椭圆，称之（zhī）为（wéi）椭圆极化波，椭圆极化波和圆（yuán）极化波都有（yǒu）旋相（xiàng）性。

不论圆极化波或椭圆极（jí）化波，都可（kě）由（yóu）两个互相垂直（zhí）线性（xìng）极化波合成。若大小（xiǎo）相等合成圆极（jí）化波，不相（xiàng）等则合成椭圆极化波。天线可能会在非预定的极化（huà）上辐射不需要的能量。这（zhè）种（zhǒng）不需要（yào）的能量称为交叉（chā）极化（huà）辐射分量。对（duì）线极化天（tiān）线（xiàn）而言，交（jiāo）叉极（jí）化和（hé）预定（dìng）的极化方向垂直。对于圆极（jí）化天线，交叉极化（huà）与预订极化的（de）旋向相反。所（suǒ）以交叉极化称（chēng）正（zhèng）交极化。

天线其它技术指标（biāo）

1电压驻（zhù）波比（VSWR）

VSWR在移动通（tōng）信蜂窝系统的基站天线中，其（qí）最大值应小（xiǎo）于或等于1.5:1。若（ruò）表示天线的输入阻抗，为天（tiān）线的标称特性阻抗，则反射系数为（wéi），其中为50欧姆。也可以用回波（bō）损（sǔn）耗表示端口的匹配（pèi）特性，，VSWR=1.5:1时（shí），R.L.=-13.98dB。天线输入阻抗与（yǔ）特性阻抗不一（yī）致时，产（chǎn）生的（de）反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其（qí）相邻电压最大值和（hé）最小值之（zhī）比就（jiù）是电压（yā）驻波比。电（diàn）压驻（zhù）波比过大，将（jiāng）缩（suō）短通信距（jù）离，而（ér）且反（fǎn）射功（gōng）率（lǜ）将（jiāng）返回发射机功（gōng）放部分，容易烧坏功放管（guǎn），影响通信（xìn）系统正常工作。

2前后比（F/B）

天线（xiàn）的后（hòu）向180°±30°以内的副瓣电平与最（zuì）大（dà）波束之差，用正值表示（shì）。一（yī）般天线的前（qián）后（hòu）比在18～45dB。对于密（mì）集市区要积极采用前后比大的天线，如40dB。

3端口（kǒu）隔离度（dù）

对于多（duō）端口天线，如双（shuāng）极化（huà）天（tiān）线、双频段双极（jí）化天，收发共用时端口之间的隔离度（dù）应（yīng）大于30dB。

4回波损（sǔn）耗

指在天线的接头（tóu）处的反射功率与入射功率的比值。回波损（sǔn）耗反映了天（tiān）线的匹配特性。

5功（gōng）率容量

指平均功率容量，天（tiān）线包括匹配（pèi）、平衡、移相等其（qí）它耦合装置，其所承受的（de）功率是有（yǒu）限的，考虑到基站天线的实际最大（dà）输入功（单载波（bō）功率为20W),若天线（xiàn）的 一个端口（kǒu）最多输入六（liù）个载（zǎi）波，则（zé）天线的输入功率为120W,因此天线（xiàn）的单端口功率容（róng）量（liàng）应大（dà）于200W（环境温度为65℃时（shí））。

6零点填充基

站天线（xiàn）垂直面内采用赋形波束设计时，为了使业务（wù）区内的辐射电平更均匀，下（xià）副瓣第（dì）一零点需要（yào）填（tián）充（chōng），不能有明（míng）显的零深。通常零深相对于主波束（shù）大于-20dB即表示天（tiān）线有零点（diǎn）填充，对（duì）于大区（qū）制（zhì）基站（zhàn）天线（xiàn）无这（zhè）一要求。高增益天线（xiàn）尤其需要采取零点填充技术来有效（xiào）改（gǎi）善（shàn）近处覆盖。

7上副瓣抑制（zhì）

对于小区制蜂窝（wō）系统，为了提高（gāo）频率复用能力，减（jiǎn）少对邻区的同频（pín）干扰，基站（zhàn）天线波束（shù）赋形时应尽可能（néng）降（jiàng）低那些（xiē）瞄准干扰区的副瓣，提高 D/U值，上第一副瓣电平应（yīng）小于（yú）-18dB，对于大区制基（jī）站天（tiān）线无（wú）这一要求。

8天线输入接口（kǒu）

为了（le）改善无源（yuán）交调及射频连接（jiē）的可（kě）靠（kào）性，基（jī）站天线的输（shū）入（rù）

接口采（cǎi）用（yòng）7/16DIN-Female，在（zài）天线使用（yòng）前，端口上应有保（bǎo）护盖（gài），以免（miǎn）生（shēng）成氧（yǎng）化物（wù）或进入杂质。

9无源（yuán）互调（PIM）

所谓无源互调特（tè）性是指接头，馈线，天线，滤波器等无源部件工作在多（duō）个载频的大功率信号条件下由于部件（jiàn）本身（shēn）存在非线性而引起的互调（diào）效应。通常都认为无（wú）源部（bù）件（jiàn）是线性的（de），但是在大功率条件下无源部件（jiàn）都不同程度地（dì）存在一定（dìng）的非线性，这种非（fēi）线（xiàn）性主（zhǔ）要（yào）是由（yóu）以下因素引（yǐn）起的：不同材（cái）料的（de）金（jīn）属的接触；相同材（cái）料的接触表面不（bú）光滑；连接（jiē）处不紧密；存在磁性物质等。互调产（chǎn）物的存在（zài）会对（duì）通信系统（tǒng）产（chǎn）生干扰，特别是落在（zài）接收（shōu）带内（nèi）的（de）互（hù）调产物将（jiāng）对系（xì）统的接收（shōu）性能产生严重影（yǐng）响，因此在（zài）GSM系统中对接头，电缆，天线等无（wú）源部件的互调特性都有严格的要求。我（wǒ）们选用的厂家的接头（tóu）的无源互（hù）调指标可达到（dào）-150dBc，电缆的无源互（hù）调指标（biāo）可（kě）达到-170dBc，天线的无源互调指标可达到（dào）-150dBc。

10天（tiān）线尺寸和（hé）重量

为了（le）便于天线储存（cún）、运输、安装（zhuāng）及安全，在满（mǎn）足各项电气指标情况（kuàng）下，天线（xiàn）的外形（xíng）尺寸应（yīng）尽可能小，重（chóng）量尽可能轻。

11风载荷

基站天线通常安装在（zài）高楼及铁塔上，尤其在沿海地区（qū），常年风（fēng）速较大，要求天线在36m/s 时正常工作，在55m/s 时不破坏。

12工（gōng）作温度和（hé）湿度

基站天线应在环境（jìng）温（wēn）度-40℃-+65℃范（fàn）围内正常工（gōng）作（zuò）。基站天（tiān）线应在环境相对湿度（dù）0-100%范围内正常工（gōng）作。

13雷电防护

基站天（tiān）线所有射频输（shū）入（rù）端口（kǒu）均（jun1）要求直流直接接地。

14三（sān）防能力

基站天（tiān）线（xiàn）必（bì）须具备三防能力，即：防潮、防盐雾、防霉菌。对于（yú）基站全向天线必须允许天线倒置安装，同时满足三防要求。

15天线的种类

天线按方（fāng）向性划分有定向天线和全向天线；按极化形式分有单（dān）极化和（hé）双极（jí）化天线（xiàn）。在不（bú）同场合、不（bú）同（tóng）地（dì）形（xíng）、不同用户分布等情况时应采用不同的天（tiān）线形式。天（tiān）线的种类（型（xíng）号）很（hěn）多（duō）。

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